THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN BACKSTEPPING CHO QUADCOPTER  DƯỚI TÁC ĐỘNG NHIỄU BÊN NGOÀI

Trần Văn Dũng; Nguyễn Vôn Dim; Nguyễn Hữu Thắng; Nguyễn Thị Dung; Phạm Văn Ngọc; Nguyễn Văn Cường

doi:10.34238/tnu-jst.14956

THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN BACKSTEPPING CHO QUADCOPTER DƯỚI TÁC ĐỘNG NHIỄU BÊN NGOÀI

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 04/03/26 Ngày hoàn thiện: 23/06/26 Ngày đăng: 24/06/26

Các tác giả

1. Trần Văn Dũng, Trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông – ĐH Thái Nguyên
2. Nguyễn Vôn Dim, Trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông – ĐH Thái Nguyên
3. Nguyễn Hữu Thắng, Trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông – ĐH Thái Nguyên
4. Nguyễn Thị Dung, Trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông – ĐH Thái Nguyên
5. Phạm Văn Ngọc, Trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông – ĐH Thái Nguyên
6. Nguyễn Văn Cường , Trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông – ĐH Thái Nguyên

Tóm tắt

Các thiết bị bay không người lái là một trong những đội tượng có tính phi tuyến rất mạnh mẽ, trong số đó là quadcopter. Việc điều khiển đối tượng này trong điều kiện có tác động của nhiễu loạn bên ngoài là một trong những thách thức lớn đối với các nhà nghiên cứu. Đã có nhiều thuật toán khác nhau được đề xuất và phát triển nhằm cải thiện hiệu quả trong quá trình điều khiển quadcopter. Bài báo này, tác giả đề xuất bộ điều khiển ổn định bám quỹ đạo được thiết kế theo phương pháp Backstepping dựa trên mô hình động lực học đầy đủ của quadcopter có tính đến thành phần nhiễu loạn bên ngoài. Các kết quả mô phỏng được thực hiện trên phần mềm MATLAB để kiểm chứng tính khả thi của bộ điều khiển đề xuất. Kết quả mô phỏng cho thấy bộ điều khiển đề xuất có khả năng điều khiển quadcopter bám quỹ đạo và ổn định theo quỹ đạo đặt trước trong điều kiện có nhiễu loạn bên ngoài tốt hơn so với bộ điều khiển PID truyền thống.

Từ khóa

Quadcopter; Điều khiển; Backstepping; Mô hình động lực học; PID

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] L. De Lucia and A. M. Vegni, "UAV Main Applications: From Military to Agriculture Fields," in Internet of Unmanned Things (IoUT) and Mission-based Networking. Cham: Springer International Publishing, 2023, pp. 1-23.

[2] K. Al-Dosari, Z. Hunaiti, and W. Balachandran, "Systematic review on civilian drones in safety and security applications," Drones, vol. 7, no. 3, 2023, doi: 10.3390/drones7030210.

[3] Q. Shen et al., "Fair communications in UAV networks for rescue applications," IEEE Internet of Things Journal, vol. 10, no. 23, pp. 21013-21025, 2023.

[4] K. H. Chelioti, C. N. Tsaimou, and V. K. Tsoukala, "Unmanned Aerial Vehicles: A Survey on Monitoring Advancements for Port Infrastructure Applications," Journal of Engineering, Project & Production Management, vol. 13, no. 3, 2023, doi: 10.32738/JEPPM-2023-0023.

[5] H. Cao, Z. Wu, and W. Yu, "Drone for Intelligent Traffic Monitoring: Current Status and Future Trends," in Computational & Experimental Engineering and Sciences. Cham: Springer Nature Switzerland, 2024, doi: 10.1007/978-3-031-44947-5_88.

[6] C. V. Nguyen and M. T. Nguyen, “Design and Simulation of PID-Based Control System for UAV Quadcopters,” Lecture notes in networks and systems, Jan. 2024, pp. 146-153, doi: 10.1007/978-3-031-50818-9_18.

[7] S. Abdelhay and A. Zakriti, "Modeling of a quadcopter trajectory tracking system using PID controller," Procedia Manufacturing, vol. 32, pp. 564-571, 2019.

[8] A. T. Bayisa and G. Li-Hui, "Controlling quadcopter altitude using PID-control system," International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), vol. 8, pp. 195-199, 2019.

[9] A. Minervini et al., "Development and Validation of a LQR-Based Quadcopter Control Dynamics Simulation Model," Journal of Aerospace Engineering, vol. 34, no. 6, 2021, Art. no. 04021095.

[10] E. Kuantama, I. Tarca, and R. Tarca, "Feedback linearization LQR control for quadcopter position tracking," 2018 5th International Conference on Control, Decision and Information Technologies (CoDIT), IEEE, 2018, pp. 204-209.

[11] A. Baharuddin and M. A. M. Basri, "Trajectory Tracking of a Quadcopter UAV using PID Controller," ELEKTRIKA-Journal of Electrical Engineering, vol. 22, no. 2, pp. 14-21, 2023.

[12] M. Akhil et al., "Simulation of the mathematical model of a quadrotor control system using Matlab Simulink," Applied Mechanics and Materials, vol. 110, pp. 2577-2584, 2012.

[13] K. Shao et al., "Research on UAV Trajectory Tracking Control System Based on Feedback Linearization Control–Fractional Order Model Predictive Control,” Processes, vol. 13, no. 3, 2025, doi: 10.3390/pr13030801.

[14] A. Taame, I. Lachkar, and A. Abouloifa. "Modeling of an unmanned aerial vehicle and trajectory tracking control using backstepping approach," IFAC-PapersOnLine, vol. 55, no. 12, pp. 276-281, 2022.

[15] C. V. Nguyen, "Landing Control Based on Energy Prediction for a Quadcopter Under External Disturbances," Journal of Robotics and Control (JRC), vol. 5, no. 6, pp. 1702-1712, 2024.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.14956

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ